TW200539363A - Wire bonding method and wire bonder adopting the same - Google Patents

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200539363 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種焊線方法及採用此方法之焊線裝置，且 特別是有關於一種可提升生產力與簡化製程的焊線方法及採用 此方法之焊線裝置。 【先前技術】 在一焊線製程中，一設置於一半導體晶片上表面的晶片焊點 | (die pad)與引線架（lead frame)的引線（lead)，以可導電的焊線連 接，使得此半導體晶片内部的電路與外部的晶片得以互相連通。 再者，可導電的焊線被擠壓於晶片焊點，並且連續地以熱能（heat) 及超音波震動（ultrasonic wave)施加於可導電焊線與晶片焊點間 以進行焊接。 第1A〜1J圖繪示傳統焊線製程的步驟。請參照第1A圖， 當焊線（wire)150藉由高電壓產生器釋放的高電壓（discharge voltage)軟化時，一焊球（free air ball，FAB)155 隨之形成。當一 焊線夾（wire clamp) 104開啟時，一焊接頭（bonding head) 110向下 • 移動至第一焊接表面（first bounding surface)501，如一晶片焊點 (圖示未繪示）。如第1B圖所繪示，焊接頭110對著第一焊接表 面501以熱能及超音波震動推壓焊線150的末端，用以完成第一 次的焊接。如第1C圖所繪示，當焊線150未焊接於第一焊接表 面501時，焊線150藉由氣壓張力機（air tensioner，圖示未緣出） 產生的張力完全地與鋼嘴（capillary)108分離或者自鋼嘴108抽 回，以致於必須要重新裝設焊線150。重新裝設焊線150必須以 手工方式進行，因此降低了焊接製程的效率。如第1C圖所繪示， 就習知技術而言，當焊線150與第一焊接表面分離時，產生的未 TW2247PA 5 200539363 焊接現象稱為焊點未焊接（n〇n-siick_〇n_pad，NS〇p)。 如第ID及1E圖所繪示，當第一焊接完成時，焊接頭11〇 自第一焊接表面501上升，並且向第二焊接表面移動。在移動過 耘中，焊接夾104為開啟的狀態，使得焊線15〇能夠脫離鋼嘴1〇8 形成一彎曲狀銲線。如第1F圖所繪示，當焊接頭11〇移動到第 一焊接表面（second bounding surface)502時，焊線150緊密地接 觸於第二焊接表面502，並且以焊鉛、熱能、超音波震動及適當 #的焊接力篁完成第二焊接動作。請參照第1G圖，在第二焊接動 作後，焊接頭110自第二焊接表面5〇2上升，並且形成一預設長 度L之焊線尾（〜^匕丨1)152。當焊接頭11〇的上升時，焊接尾152 的長度L也會隨之增加。假如焊線尾152在形成預計長度之前與 第二焊接表面502分離，造成電子放電⑷⑽沉flame 〇ff，EF〇) 的放電距離增加，使得放電難以形成。即使產生了放電，也難以 形成足夠的焊球FAB155。在習知技術中，當焊線尾152與第二 籲焊接表面502分離時，產生的未焊接現象稱為短尾現象。 當焊接頭11〇上升而未產生短尾現象時，焊線尾152暴露於 鋼嘴108外預没之長度L。如第1Η圖所示，藉由焊線夾i 〇4關 閉且焊接頭110的上升，焊線尾152與第二焊接表面5〇2分離。 如第II圖所繪示，焊線150的上升過程中，焊接部位 p〇rti〇n)153與第二焊接表面502分離。使得焊線15〇的一端焊接 於第一焊接表面501，而另一端隨著焊接頭11〇上升。而焊接頭 110上升至一定的高度時進行EF〇放電，造成第二焊接動作的不

TW2247PA 6 200539363 完美。在習知技術中，上述所形成的未焊接態現象稂1 馮II線未 焊接（non-stick>on-lead，NSOL)。 如第1J圖所繪示，在沒有NSOL現象下，當焯妞_ 供碩11〇上 升至放電高度，一高電壓施加於焊線夾104與鄰近於焊^ 放電電極（圖不未繪）之間’用以形成FAB 15 5。挺裝 ' 者，垾接碩 110移動至下一焊接表面。 ' 在習知技術中，日本專利第1"9_233551號揭靈

種烊線裝 置，其監控焊線與焊接表面之間之未焊接現象，用以姑1 ^ 解決上述之 超音 問題。請參照第2圖所繪示，此焊線裝置包括一線輪（spa d 一焊線導引元件（wire guide)l 1、一焊線夾4、一鋼嘴8、 波震動元件（hom)5、一火炬桿（torch rod)7及一電子火组 torch)9。線軸13係捲上一焊線50,焊線導引元件u用以 Ί足)線 50向下傳遞。焊線夾4用以個別地夹持固定焊線50，鋼嘴8係 設置於焊線夾4下方，用以導引焊線50。超音波震動元件5用以 支撐鋼嘴8，並提供鋼嘴8超音波震動。火炬桿7用以與焊線5〇 尖端形成放電，電子火炬9用以提供高電壓至焊線夾4與火炬桿 7。焊線裝置更包括一氣壓張力元件（tension portion)2及一氣流控 制儀（air direction/flow amount control apparatus)；?。氣壓張力元件 2係設置於焊線夾4與焊線導引元件η之間。氣流控制儀3用以 控制氣壓張力元件2。 當未焊接現象形成的焊線尾52長度小於預設長度，而增加 了介於火炬桿7與焊線尾52之間的放電距離時，藉由此放電距 TW2247PA 7 200539363 離無法完成EFO放電。並且’即使形成了放電，焊線尾52融化 形成的FAB也沒有足夠的大小可提供穩固地焊接。根據此焊線裝 置，當焊線尾52因焊線50未連接造成長度減少時，氣流控制儀 3會傳動氣Μ張力元件2吸收適當的空氣，使得焊線5()在縱向的 壓力不平均，強迫焊、線50藉由氣壓的不同而下降。然而根據習 知的焊線裝置，在焊線5〇強迫下降的過程中，由於氣壓張力元 件2與鋼嘴8距離過遠，且焊線5G並未充分地支律。故氣壓容 易造成焊線50的彎曲。事實上，足夠的焊線尾％長度是難以得 到的。這是因為張力只應用於焊線5G靠近氣麼張力元件2的一 端，並未應用於整段焊線5卜因此，料如何正確焊線長度的取 得存在著一個結構上的問題。 【發明内容】 ，有，於此’本發明的目的就是在提供—種焊線方法及採用此

::之焊線f置’特別疋一種可增加生產效率與簡化焊線製程之 知線方法及採用此方法之焊線裝置。 根據本發”目的，提出—種焊線方法，用以電子接合一半 2晶片與引線，該焊線方法包括—第—焊線 =一=型步驟。第-焊線步驟係為具有-焊線之4接 焊接㈣“❾ > 成焊接。第二焊線步驟係為 接表面，並且^成焊接。焊球成型步驟传 ^料^放_成烊球。其中’ _自動谭球成型步驟於第一 焊線步驟開始之後執行。自動焊球心 判 未焊接於第-焊接表面時產生一 L广田賴出谇線 未坏接訊號。對應於未焊接訊

TW2247PA 8 200539363 j ’固定焊線避免脫離。並且從焊接頭擠製一焊線尾預設的長 焊線末端放電以形成-焊球。在切接訊號產生的過程 f準與第"'焊接表面間的電阻值，當量測電阻值大於— ‘旱電阻值時，產生未焊接訊號。擠製焊線尾的 =面分_制至-㈣之高度，強料線尾下降，並接= ^二判斷焊線尾對應於下表面是否呈—焊接狀態，且移動焊接 動於焊H〶度。在強迫焊線尾下降的過程中，應用·超音波震 :知接頭，並以一壓縮氣流吹向焊線。 一/艮據本發明的另—目的，提出—種焊線方法，用以電子接人 -+導體晶片與一引線，該焊線方法包括一第一焊線步驟 -焊線步驟及-焊球成型㈣。第—焊線㈣料具有 焊接頭對著-第-焊接表面下降，並且完成 :焊接頭移動至一第二谭接表面，並且完成焊接；= V驟’係藉由焊線尖端放電形成焊球。—自動焊球成型步驟於第 -焊線步驟開始之後執行。自動焊球成型步驟包括：當判 =焊接於第二焊接表面時產生—未焊接訊號，並對應於未焊接 ='，較焊線避免脫離，於焊線末端放電以形成—焊球。 焊接訊號產生的過程中，量測焊線與第二焊接表面_電阻值， =當量測電阻值大於-標準電阻值時，產生未焊接訊號。在固定 、°線之後’更包括··計算—焊線尾長度，判斷焊線尾的長度是否 足以形成-焊球’並且假如蟬線尾長度不足，則釋放焊線尾 设之長度。在釋放焊線尾的過程中包括：分離焊接頭至相對_下 ，面之-預設之高度，強迫焊線尾下降，並接觸下表面，並 焊線尾對應於下表面是否呈焊接狀態，且移動焊接頭至—放電言 度。在強迫該焊線尾下降的過程中，應用一超音波震動於焊接 頭，並以一壓縮氣流吹向焊線。

TW2247PA 9 200539363 ㈣本發明的再-目的’提出—種焊線方法，用以電子接合 一半導體晶片與-引線’該焊線方法包括—第—焊線步驟、_第 二坪線步驟及-焊球成型步驟。第—焊線步驟係為具有一焊線之 一焊接頭對著-第-焊接表面下降，並且完成焊接。第二焊線步 驟係為焊接頭移動至—第二焊接表面，並且完成焊接。焊球成型 步驟係於¥接頭上升後，藉由焊線#端放電形成焊球。—自動焊 球成型步驟於焊接頭上升後執行。自動焊球成型步驟包括：當判 ，出焊線未焊接於第二焊接表面時產生—未焊接訊號，對應於未 =接訊號，藉由-操作單元移料接頭至—預設位置，並形成一 =線尾暴露於焊接頭外-預設長度，且在焊線尖端放電以形成一 焊球。在未焊接訊號產生的過程中，量測焊線與第一焊接表面間 的電阻值，且當量測電阻值大於一標準電阻值時，產生未焊接訊 號。在焊線尾形成的過程中包括：冑由降下焊接頭對應於下表面 執行焊接，並升起焊接頭至一放電高度。 根據本發明的再一目的，提出一種焊線裝置，包括一焊接 頭 壓軋機。焊接頭設置有一焊線，用以電子連接一半導體晶 片與引線。麼氣機用以施加壓縮氣流於焊線，使得一焊線尾長 度伸出於焊接頭，且可向下延伸。焊接頭包括一鋼嘴及一焊線 夾。鋼嘴用以引導焊線，焊線夾係設置於鋼嘴上方，用以藉由關 ^或開啟來夾持或釋放焊線。其中壓氣機施加壓縮氣流於鋼嘴與 焊線夾之間之焊線。壓氣機係以可旋轉方式設置於一焊線裝置底 座之一側，用以支撐一引線架。 為讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文 特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下： 【實施方式】 凊同時參照第3〜4圖，其繪示依照本發明一較佳實施例之

TW2247PA 200539363 一種焊線裝置示意圖。第3圖繪示依照本發明之較佳實施例的部 分焊線裝置立體圖，且第4圖繪示第3圖中焊線裝置的結構示意 圖。請參照第4圖，焊線裝置包括一焊線張力元件（wire tensioner)102 及一焊接頭（bounding head)110。焊線張力元件 1〇2 用以提供焊線（wire)l50張力使得焊線150維持緊繃狀態。焊接頭 110 包括一焊線夾（wire clamp) 104、一鋼嘴（capillary) 108。焊線 夾104係藉由關閉/開啟的動作用以夾起或放開焊線150,鋼嘴1〇8 係直接設置於焊線夾104下方，用以導引焊線150。特別的是， 在本發明中焊線裝置更包括一壓氣機（air blower) 106，係設置於 ® 焊線夾104與鋼嘴108之間。 焊線裝置包括一平台及Z軸控制元件（control portion)210用 以控制焊接頭110相對於一焊接表面在X及Y軸方向的移動與z 軸方向之高度，以精確控制焊接頭110的位置。焊線裝置更包括 一焊線張力控制元件（wire tensioner control portion)202、一焊線 炎控制元件（wire clamp control portion)204、一焊接監控元件 (bonding monitoring portion)205、一壓氣機控制元件（air blower control portion)206、一超音波震動產生器（ultrasonic wave 籲 generator)214、一高壓電產生器（high voltage generator)216 及一 電腦主機205。焊線張力控制元件202用以開啟或關閉焊線張力 元件102。焊線夾控制元件204用以開啟或關閉焊線夾104。焊 接監控元件205用以監控與判斷焊線為焊接或未焊接狀態。壓氣 機控制元件206用以控制壓氣機1〇6。電腦主機（host computer)250 藉由 versa modulo euto(VME)bus 控制上述所組成的 元件。並且，焊線裝置藉由焊接監控元件205所控制。焊線裝置 更包括一計數器（counter)212,用以傳送一些資料與焊線夾控制元 件之訊號。 TW2247PA 11 200539363 請參照第5圖’其繪示依照本發明之較佳實施例的焊線方法 之流程圖°請參照第6圖，錢示第5圖中細p訊號產生的流 程圖。根據本發明之焊線方法，焊接頭11G移動至第-焊接表面 first bounding surface)5〇1 (ρι〇)，並且為完成焊接（pi2)。不 响疋否檢測出焊線15〇焊接於焊接表面（PM)，制訊號所得到 之量測電阻值與標準電阻值進行比較（ρΐ6)β如量測電阻值較標 準電阻值大時’將產生_ NS〇p訊號（pi8)’其對應的步驟繪示 於第6圖，其詳細步驟說明如下。 請參照第7圖，其緣示NS〇p產生時，谭接頭在ζ轴方向 之内部訊號時序圖。第7圖中，當焊接頭m下降並對著第一焊 接點推壓焊線末端時，電腦主機25〇在時間點Μ生一焊線脫離 預防几號&時’焊接監控几件2〇5以_預設之電麼或電流施加 =焊線150上，用以判斷焊，線15〇在第一焊接表面5〇1的狀態為

焊接或未焊接狀態。舉例來說，焊接監控元件205以+5V或-5V 的電壓施加於焊線150與第一焊接表面5〇1之間，並且檢測出電 流的變化。上述之電壓與電流施加於正極與負極。於焊線15〇 一 開始焊接於第-焊接表面5G1的時候，量測—電阻值。選擇一有 限值的電極（正極或負極），並且施加—電壓或電流於相同之電 極。電極的差異結果來自於第一焊接表面501材質的特性，例如 是晶片焊點。 焊接監控元件205量測介於焊線150與第一焊接表面5〇1 之間的電阻值，用以判斷焊線15G是否沒有焊接於第_焊接表面 501，即未焊接狀態。當量測電阻值大於標準電阻值，焊接控制 兀件205產生一 NS〇p訊號（pi8)。在第7圖中，當第一焊接進 行中於時間點G產生一 NS〇p訊號。對應於⑽訊號，焊線 夾控制元件204輸出一關閉訊號。相對地，焊線15〇藉由焊線失

TW2247PA 12 200539363 1日〇4固定，用以避免脫離（sl〇)。藉由NS〇p訊號的發出，提供 焊線150張力的焊線張力控制元件2〇2停止運作（si2)。且焊線 脫離預防訊號藉由NSOP訊號所建立。 接著如第8A圖所繪示，焊接頭11〇於z軸方向上升，並且 在第一焊接表面501上移動。然後以χ_γ*向移動至與第一焊接 表面501不同之特定位置（S14)。焊接頭u〇的移動是藉由平台 與z轴控制元件210所運作。焊接頭11〇移動至先前輸入的固定 座標之特定位置，例如一加熱塊上的預設位置，或相對於第一焊 φ接位置座標平移後之固定座標。在第一焊接的未燁接狀態中，上 述的S14步驟可以藉由選擇一操作單元來省略。在第一焊接的未 焊接狀態中，以下所敘述的步驟為焊接頭11〇置於第一焊接表面 501之上的狀態。 接著，如第8B圖所繪示之焊接頭11〇沿著z軸方向下降， 並且停止於預設的高度L·。在下降至焊接狀態下，為了設定一焊 接頭110的停止位置，預設沿2軸座標之長度於系統上，沿此長 度焊線尾（wiretail)152的長度為最佳，例如為6〇〇#m。 然後，如第8C圖所繪示，當焊線夾1〇4開啟時，釋放焊線 籲I50 (S18)。超音波震動產生器214對焊線150進行超音波產生 震動（S20)。由於焊線150並未固定於焊線夾1〇4，因此焊線15〇 很自然地可以向下滑落。在此㈣中，焊線15()的尾端係暴露於 鋼嘴108的出口。 焊線150可單獨地或同時藉由壓氣機1〇6之壓力與超音波強 制下降（S20)。如第9圖所繪示，一穿透孔（thr〇ughgr〇叫1〇6, 係設置於壓氣機106之末端，用以提供焊線15〇通過。一氣流通 道（fl〇Wpath)107係設置於穿越道106,之兩側，用以提供壓縮之 氣流。氣流通道107係連接於壓氣機1〇6之一氣體供應管（air TW2247PA 13 200539363 supply hne)l〇9。壓縮氣流進入氣體供應管1〇9中後被分流入氣 =通逼107兩側，並且吹向穿過穿透孔1〇6，的焊線1〇5。壓縮氣 /爪人向穿過鋼嘴1〇8的焊線15〇可減少焊線15〇與鋼嘴1〇8之間 的摩擦力。特別是當一融化的焊線15〇尖端粘附於鋼嘴1〇8 一端 或内部表面時，壓縮氣流可以將他們分離。 如第10A〜10B圖所繪示，壓氣機1〇6以可旋轉式連接於之 線土座404的側，用以支撑加熱塊（heater block)402。如第 1〇A圖所繪不，當焊線裝置未運作時，壓氣機106保持收起狀態， • 用以避免焊線頭的移動110。如第10B圖所繪示，當焊線裝置運 作時’壓氣機106藉由液壓桶移動至焊線夾1〇4與鋼嘴1〇8之間。 不同於第2圖中傳統的技術，本實施例之壓氣機1〇6直接將壓縮 氣流吹向鋼嘴108之上方，使得焊線15〇與鋼嘴1〇8之間產生連 結，而形成之摩擦力能夠減低。因此，可以使得焊線15()的下降 變的容易。特別是由於壓縮氣流直接吹向支撐焊線15〇之鋼嘴 108 ¥線150部分彎曲的現象減少了，以致於焊線150的下降 更加的順暢。 此外，如第8C圖所繪示，一衝擊結構（impact structure)5〇5 Φ係形成鄰近於鋼嘴1〇8，並且施加一特定的震動於鋼嘴1〇8用以 對著鋼嘴108撞擊。因此，可以避免焊線15〇與鋼嘴1〇8之間的 摩擦力’且焊線150可下降突出於鋼嘴ι〇8之外。 焊線150強制下降的步驟S2〇將一直重複進行，同時進行 i控，直到知線尾152焊接到下表面（bottom surface”03。 當焊線尾152接觸下表面503時，達成預設的焊線尾長度 L，同時焊線夾1〇4固定焊線150 (S24)。焊接頭11〇藉由平台 與z軸控制元件210上移。當接近形成EFp放電之預設高度時， 焊線頭110停止上升（S26)。藉由高壓產生器216於焊線15〇的

TW2247PA 14 200539363 尖端與放電電極之間（S28)之間產生放電。最後，焊線i5〇的 尖端融化形成-焊球FAB。並且量測焊線夹⑽與放電電極之間 的量測電壓。當電壓檢測出沒有差異時，電腦主機25q將判斷是 否放電尚未完成（S3G)。上述的步驟…至㈣重複進行。即使 焊線150尖端已藉由放電形成焊球，為了完全地移除在下一次焊 接時NSOP所產生的不良影響，可根據運算子的判斷進—步執行 ^月的半循％ S32步驟。在半循環中，焊接頭nG下降至預設之 回2使侍烊線150形成焊接狀態，使焊線尾152的長度為最佳。 接著，焊接頭110上升至放電高度並且進行放電，使得焊球刚 形成於焊線150纟端。在較好的狀況下，一焊^求FAB可以在半循 環過程中形成於焊線15〇尖端。 如第5圖所繪示，當量測出介於焊線15〇與第一焊接表面 5〇1之1測電壓小於焊線15〇於焊接狀態之標準電壓肖，焊接頭 削進行移動（P20)並且執行第二焊接（p22)。在完成第二焊接 的步驟中，將檢測焊線150與第二焊接表面（second bounding surface)5G2之間的焊接電阻值（p24)。當量測的電阻值大於標準 電阻值，則判定焊線150需與焊接表面分離（p26)，並且產生短 尾Λ號（P28)。接著執行第u圖中一連串的自動焊球形成步驟。 凊參照第12圖所繪示，其繪示在短尾訊號產生時，焊接頭 在Z方向之内部訊號時序圖。如第丨^圖所繪示，電腦主機Μ。 j夺間點t3 (當第二焊接開始時）產生焊線脫離預防訊號，並且 =接監控兀件205回覆焊線150焊接狀態。也就是量測焊線15〇 與第二焊接表面502之電阻值。當量測出來的電阻值高於標準電 阻值，焊接監控元件205判定焊線150位於非焊接狀態，並且產 生短尾αί1號。在第12圖中，一短尾訊號產生於時間點t4 (當 焊接頭11〇開始準備上升時）。計數器212藉由啟動於開始訊號，

TW2247PA 15 200539363 並關閉於短線訊號，作為自起點t4至短尾訊號產生點t5之計數 運算器。 焊線夾控制元件2〇4對應短尾訊號輸出一焊線關閉訊號。焊 線150藉由焊線失1〇4固定（F1〇)，並且避免焊線15〇脫離鋼嘴 1〇8。再者，焊線張力元件102也藉由短尾訊號停止運作（F12)。 當短尾訊號發出時，焊線夾控制元件2〇4讀取計數器212 的計數資料。焊線夾控制元件2〇4以焊接頭11〇上升速度計算焊 線尾長度（F14)。當焊線尾長度計算㈣，進行騎焊線尾:度 φ是否足以形成焊球㈣（F16)。在進行焊線之前，將形成焊球又 FAB需要的焊線尾長度輸人於f、統巾。當判斷出焊線尾長度足以 形成焊球FAB時，焊接頭110上升至放電高度（F3〇)。接著藉由 高壓電產生器216產生放電（F32)。當判斷出焊線尾長度不“ 形成焊球FAB冑，焊接頭11G沿z軸方向上升並於χ_γ座標移 動至與第二焊接表面不同之特定位置（F18)。移動至特定位置 後，焊接頭11 〇沿著z轴方向下降至預設之高度（F2〇)。然後， 焊線夾/04的開啟並且焊線15〇 了降，使得焊線尾焊接於上表 了藉由超g波震動與壓氣機106的壓縮氣流強迫焊線15〇的 Φ下降(严4)。藉由週期性的監控，上述的步驟一直重複直到焊線 尾為焊接狀態並焊接於上表面。接著，焊線夾1〇4關閉（F28)， 而知接頭110上升至預設咼度（F30)且進行放電（F34)，至此 半循環完成（F36)。 同時，如第5圖所示，當介於焊線150與第二焊接表面之間 2測電阻小於標準電阻值時’焊線15()判定為焊接狀態，也就 疋垅焊線1 50和第二焊接表面焊接在一起。然後，焊線藉由焊 線夾104關閉而固定，焊接頭110上升至放電高度（F3〇)。 當焊接頭110到達一預設放電高度，焊接監控元件2〇5量測

TW2247PA 16 200539363 ，於=線15G與焊接表面之電阻值（p32)。此焊接表面特別是指 第-焊接表面。然而，在實際的實施例甲，第—料表面與第二 焊接表面並沒有特別顯著的不同。當量測電阻值小於標準電阻 值，判定焊線150需與第二焊接表面分離（p34)。焊接監控元件 2〇5產生-NS〇P訊號，並且焊線裝置執行—自動焊球形成步驟 (如第13圖所緣示）。也就是說’焊接頭110沿Z軸方向上升， 並且於Χ·Υ方向移動離開第二焊接表面至其他位置如焊線框架 或加熱塊（G1G)。如第14Α圖所♦示，由於焊接頭⑽移動步驟， 焊線150形成-切斷狀態。並且一折疊尾端（祕6(1_

portion⑽形成於焊線尾端。接著，焊接頭沿著z軸方向下降 ()並且在不同於第二焊接表面的下表面503形成焊接 (G⑷。焊、線150藉由焊接頭11〇的上升與下表φ5〇3分離。折 疊的末端158與鎔接部（fusedp〇rU〇n)159遺留在下表面5〇3上。 並且焊線尾152形成-預設之長度L露出於鋼嘴ι〇8外（如第 14B圖所示）。接著，焊接頭㈣沿著Z軸方向上升（G16)。當 焊接頭11G到達放電高度時，藉由放電使得焊線尖端形成一⑽ (G18)。接著，進行電壓差之檢測（⑽）。當放電沒有成功時， 延伸焊線尾152至預設距離之步驟開始執行。也就是說，焊接頭 下降至一預設的高度（G22)，且焊線夾104開啟（G24)。接 著’超音波震動與壓氣機啟動（G26)，使得焊線尾㈣—預設長 =°為了最佳化焊線尾的長度，上述的步驟—直重複直到焊線尾 燁接於下表面（S28)。當確;^ 了已經有足夠的焊線尾長度，焊線 夾1〇4將關閉。並且，焊線頭11〇上升（Gl6)用以執行放電（gi8)。 同時在放電凡成後，為了移除下一次焊接的不良影響，可再執 行一次放電（半循環，G32)。 第5圖中，當介於焊線15G與第二焊接表面之量測電阻值大

TW2247PA 17 200539363 於軚準電阻值，焊線150被判定為焊接於第二焊接表面上。輸入 了一終止訊號（P38)，則終止焊接（P42)。相反的，放電形成了 一焊球’且焊接頭110移動至下一個第一表面。 本發明上述實施例所揭露之焊線方法及採用此方法之焊線 裝置有以下之優點。 第一，當焊線與焊接表面分離時，可避免焊線脫離。也就是 說，根據習知技術當焊線與焊接表面分離時，焊線脫離鋼嘴或被 拉進鋼嘴，以致於必須要重新裝設焊線。對照的來說，根據本發 Φ明由於焊線與焊接表面之間的焊接狀態被監控著，並同時固定焊 線’因此提升了焊線製程的生產力與設備稼動率。 第二，最佳狀態的焊球FAB可形成於焊線末端。根據本發 明，焊線尾的長度可被最佳化，並且執行放電使得最佳狀態的焊 球FAB可形成於焊線尖端。 第三，由於焊線製程可以不需要藉助其他的設備來自動的執 行’ if·線製私的生產力與工作效率可以被提升。 第四，根據本發明之焊線製程中，監控並採取各種適當的對 應程序於各種可能產生非焊接現象的步驟，如第一焊接步驟、第 _ -一知接步驟及焊接頭上升步驟。 第五，採用各種不同的方法來強迫焊線自鋼嘴下降，使得很 容易的形成最佳的焊線尾長度。採用壓氣機對焊線施加壓縮氣 流，用以減少焊線與鋼嘴之間的摩擦力，並且幫助焊線下降。實 際上，壓氣機運作於鋼嘴與焊線夾之間，可以避免焊線的部分彎 曲。 綜上所述，雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並 非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 和範圍内，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當

TW2247PA 18 200539363 視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 第1A〜1J圖繪示一般焊線步驟的示意圖。 第2圖繪示依照一種習知焊線裝置的示意圖。 第3圖繪示依照本發明之較佳實施例的部分焊線裝置立體 圖。 第4圖繪示第3圖中焊線裝置的結構示意圖。 f 5圖繪示依照本發明之較佳實施例的焊線方法之流程圖。 •第6圖繪示第5圖中NSOP產生的流程圖。 第7圖繪示NSOP產生時’焊接頭在Z方向之内部訊號時 序圖。 第8A〜8C圖纷示第6圖之步驟示意圖。 第9圖繪示吹風機内部結構示意圖。 第10A〜10B圖繪示壓氣機動作示意圖。 第11圖繪不第5圖中短線訊號產生的流程圖。 第12圖繪示短線訊號產生時，焊接頭在z方向之内部訊號 時序圖。 第13圖繪示第5圖中NSOL產生的流程圖。 第14 A〜14B圖繪不第13圖之步驟示意圖。 TW2247PA 19 200539363 【主要元件符號說明】 2 ·氣壓張力元件（tension portion) 3 ·氣流控制儀（air direction/flow amount control apparatus) 4 :焊線夾（wire clamp) 5 :超音波震動元件（horn) 7 :火炬桿（torch rod) 8 :鋼嘴（capillary) 9 :電子火炬（electric torch)

11 :焊線導引元件（wire guide) 13 :線軸（spool) 50 :焊線（wire) 52 :焊線尾（wire tail) 102 :焊線張力元件（wire tensioner) 104 :焊線夾（wire clamp) 106 :壓氣機（air blower) 106’ ：穿透孔（through groove) 107 :氣流通道（flow path) 108 :鋼嘴（capillary) 109·•氣體供應管（air supply line) 110:焊接頭（bounding head) 150 :焊線(wire) 152 :焊線尾（wire tail) 153 :焊接部位（bonding portion) 155 :焊球（free air ball) 158 :折疊尾端（folded end portion) 159 :鎔接部（fused portion) 202 :張力控制元件（wire tensioner control portion) TW2247PA 20 200539363 204 ·焊線夾控制元件（wire clamp control portion) 205 ·焊接監控元件（bonding monitoring portion) 206 :壓氣機控制元件（air blower control portion) 210 : Z 轴控制元件（contr〇l portion) 212 :計數器（counter) 214:超音波產生器（ultrasonic wave generator) 216 :高壓電產生器（high voltage generator) 250 :電腦主機（host computer)

402 :加熱塊（heater block) 404 :焊線機座（bonder base) 501 :第一焊接表面（first bounding surface) 502 :第二焊接表面（second bounding surface) 503 :下表面（bottom surface) 505 :衝擊結構（impact structure) L :長度

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Claims (1)

1. 200539363 十、申請專利範圍： 1 · 一種焊線方法，用以電 ^ ^ 該焊線方法包括： ％子接口導體晶片與-引線， 第一焊線步驟，係為具有一 接表面下降，並且完成焊接；&線之―卜接頭對著-第一焊 -第二焊線步驟’係為該焊接頭 且完成焊接；以及 乐一踔接表面，亚

   =球成型步驟’係 '藉由該焊線尖端放電形成焊球； 其中，-自動焊球成型步驟於該第一焊線 订，该自動焊球成型步驟包括·· σ後執 當判斷出該焊線未焊接於該第-焊接表面時… 未焊接訊號； π设衣囬呀，產生一 對應於該未焊接崎_免脫離； 從该焊接頭擠製一焊線尾預設的長度；及 在該焊線尖端放電以形成一焊球。 接替=利範圍第1項所述之焊線方法，其中在該未焊 產生㈣程中，量測該焊線與該第—料表㈣的一電阻 電阻值大於一標準 .申Μ專利㈣第1項所述之焊線方 線尾的過程包括·· Μ搰裝钚 由一下表面分離該焊接頭至一預設之高度； 強迫該焊線尾下降，並接觸該下表面； 判斷該焊線尾對應於該下表面是否呈—辉接狀態；以及 移動該焊接頭至一放電高度。 4·如申請專利範圍第3項所述之焊線方法，其中在強迫該 焊線尾下降的過程中，應用一超音波震動於該焊接頭。 Χ 5·如申請專利範圍第3項所述之焊線方法，其中在強迫該 TW2247PA 22 200539363 一壓縮氣流吹向該焊線。 用以電子接合一半導體晶片與一引線，該 一第一焊線步驟，係為具有 接表面下降，並且完成焊接； 且焊線㈣，料麟接頭㈣至―第二焊接表面，並 I凡成焊接；以及 I焊球成型步驟，係藉由該烊線尖端放電形成谭球,· 杆兮、二—自_球成型步驟於該第二谭線步驟開始之後執 仃，該自動焊球成型步驟包括·· 焊接訊號；#騎出該焊線未焊接於該第二焊接表㈣產生一未 對應於該未焊接訊號，固定該焊線避免脫離；及 於焊線末端放電以形成一焊球。 7·如申請專利範圍第6項所述之烊線方法，其 接訊號產生的過程中，量測出該焊 二 值，且合呤县、日丨^ 吊一坪接表面間的電阻

   焊線尾下降的過程中， 6· 一焊線方法， 焊線方法包括： 焊線之一焊接頭對著一第 焊 曰m測電阻值大於一標準電阻值時，產生該 8.如申請專利㈣第6項所述之焊接方法，其接固^ 焊線之後，更包括： 再干在固疋该 計算一焊線尾長度； 判斷該焊線尾的長度是否足以形成一焊球；以及 如該焊線尾長度不足則釋放該焊線尾至預設之長度。 9.如申請專利範圍第8項所述之焊 焊線尾的過程中包括·· 八甲在釋故該 分離該焊接頭至相對一下表面之一預設高度 強迫該焊線尾下降，並接觸該下表面；门又 TW2247PA 23 200539363 2該焊線尾對應於該下表面是否呈焊接狀態；以及 移動该焊接頭至一放電高度。 焊線專利範圍第9項所述之焊線方法，其中在強迫該 知線尾下降的過程中，應用一超音波震動於該焊接頭。 焊線I1 下η請專利範圍第9項所述之烊線方法，其中在強迫該 烊線尾下降的過程中，應用一壓縮氣流吹向 12·—焊線方法，用以電子接合一半導 焊線方法包括： f導體曰曰片與-引線’該 #接表面焊線㈣，係為具有—焊線之—料頭對著-第一焊 接表面下降，並且完成焊接； 且^一^二焊線步驟，係為該焊接頭移動至—第二焊接表面，並 1凡成知接；以及 電形成一^成型㈣，躲料㈣上料，藉由料線尖端放 其中，一自動焊球成型步驟於該焊接 焊球焊球成型步驟包括： 鲁焊接訊號；當判斷出該焊線未焊接於該第二焊接表面時產生一未 至 對應於該未焊接訊號，藉由一操作單元移動該焊接頭 預没位置； 开v成一焊線尾暴露於該焊接頭外一預設長度；及 於焊線末端放電以形成一焊球。 ^如申請專鄕圍第12項所述之焊線方法其中，在該 訊號產生的過程中，量測出該焊線與該第一焊接表面間的 訊號。’且當該量測電阻值大於一標準電阻值時，產生該未焊接 TW2247PA 24 200539363 線尾:成:過=範圍第12項所述之焊線方㈠ 升起烊接頭對應於該下表面執行桿接；以及 升起該焊接頭至一放電高度。 15· 一焊線裝置，包括： 與一引ιΓ·接Γ及其^置有—焊線，用以電子連接—半導體晶片 伸出於二氣機以&加壓縮氣流於該焊線，使得—焊線尾長度 伸出於該焊接頭，且以增加向下所暴露之量。 16·如申睛專利範圍第15項所述之焊線裝置，其中該焊接 項包括： 一鋼嘴，用以引導該焊線；以及 一焊線夾，係設置於該鋼嘴上方，用以藉由關閉或開啟來夾 持或釋放該焊線； 其中δ亥壓氣機施加壓縮氣流於該鋼嘴與該焊線夾之間之該 焊線。

   17·如申請專利範圍第16項所述之焊線裝置，其中該壓氣 機係可旋轉式地設置於一焊線裝置底座之一侧，用以支撐一引線 架。 TW2247PA 25